Consulta Informativa

- Resumo expandido

Atualização dos estudos hidrológicos nas bacias hidrográficas dos rios Grande e Piracicaba/Jaguari em Minas Gerais

Figura 1 - Barragem de Furnas no rio Grande - MG. Geração de energia elétrica e regularização. Municípios de: S. João Batista do Glória e S. José da Barra

1- Introdução

A bacia hidrográfica do rio Grande, com área nos Estados de Minas Gerais e São Paulo, abrange uma superfície de 143.000 km2, desde a Serra da Mantiqueira no sul de Minas Gerais até a região do Triângulo Mineiro a oeste do Estado. Sua área de drenagem no estado de Minas Gerais é de aproximadamente 86.800 km2, correspondente a 60,8% da área total da bacia. Nesta bacia é gerada cerca de 67% de toda energia hidrelétrica produzida em Minas Gerais.

De acordo com Deliberação Normativa do CERH/MG, nº 06/2002 e suas alterações, a bacia hidrográfica do rio Grande foi dividida em oito Unidades de Planejamento e Gestão de Recursos Hídricos – UPGRH's, quais sejam: GD1 - Alto Rio Grande; GD2 - Rio Mortes e Jacaré; GD3 - Reservatório do Entorno de Fumas; GD4 - Rio verde; GD5 - Rio Sapucai; GD6 - Rios Mogi-Guaçu e Pardo; GD7 - Afluentes do Médio Rio Grande; GD8 - Afluentes do Baixo Rio Grande; e a bacia do rio Piracicaba e Jaguari em uma UPGRH (PJ1). Estas UPGRHs foram estabelecidas visando a implantação dos instrumentos da Política Estadual e da gestão descentralizada dos recursos hídricos no Estado de Minas Gerais.

O rio Grande nasce no Alto do Mirantão, na Serra da Mantiqueira, município de Bocaina de Minas, a uma altitude próxima de 1980m. Seu curso apresenta direção SO-NE até as proximidades da cidade de Piedade de Minas. A partir daí passa a correr para noroeste até próximo a barragem de Jaguara na divisa dos municípios de Sacramento e Conquista, quando passa a correr segundo a direção leste-oeste até sua confluência com o rio Paranaíba. Neste trecho recebe contribuintes importantes do estado de São Paulo, bastante diferentes dos pequenos rios do lado mineiro da bacia, pertencentes a região do Triângulo Mineiro.

Os principais afluentes do rio Grande pela margem esquerda são os rios Aiuruoca, Capivari, Verde, São João, Carmo Sapucaí (paulista), Pardo e Turvo, onde os quatros últimos apresentam suas nascentes localizadas em territótio paulista. Pela margem direita destacam-se os rios da Morte, Jacaré, Santana, Formiga, Pouso Alegre, Uberaba, São Francisco e Verde ou Feio e os ribeirões Borá, Dourados, Ponte Alta, Conquistinha, Ponte Alta/Toldas, do Buriti, da Bagagem, São Mateus, do Frutal, Marimbondo, da Moeda, Parafuso, do Bonito, Tronqueira, Monte Alto e da Mutuca.

As principais sub-bacias de médio porte são: a do rio das Mortes, Sapucaí e Verde. A sub-bacia do rio das Mortes drena uma área com predominância de cambissolos distróficos/álicos, com elevado potencial de produção de sedimentos e intenso processo de ravinamento acelerado. As sub-bacias dos rios Sapucaí e Verde são intensamente ocupadas por agropecuária tecnificada, em especial bataticultura, café e pastagens, por núcleos urbanos de médio porte e variadas atividades industriais, refletindo-se no comprometimento, tanto da qualidade quanto da quantidade de recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Assim, coexistem problemas ambientais difusos (decorrentes da agropecuária) e relativamente pontuais - núcleos urbanos e industriais.

A região hidrográfica do rio Grande é grande produtora de grãos, predominando a agricultura de sequeiro, porém a utilização da irrigação encontra-se em expansão. O aspecto relevante para desenvolvimento da irrigação é o equacionamento da disponibilidade de água. Na margem do rio Grande, onde a água é abundante, as captações são complexas, especialmente devido à operação dos reservatórios para fins de produção de energia elétrica. No interior das sub-bacias, devido ao regime fluviométrico dos mananciais superficiais, a disponibilidade de água para irrigação é limitada, especialmente no período seco do ano.

Conforme estudos realizados no âmbito do programa HIDROTEC a área de drenagem da bacia hidrográfica do rio Grande em território mineiro corresponde a  64.024 km². Ocupa o segundo lugar em termos de produção de água (vazões mínimas e médias) e contribui  com 20,0% da vazão mínima (Q_7,10) produzida no Estado. Em termos de produtividade hídrica (Q_7,10 em L/s.km²) ocupa, no ranking estadual, o quarto lugar.

2- Metodologia   

Neste trabalho descreve-se os estudos hidrológicos  desenvolvidos e implementados em sistemas de informações geográficas objetivando-se estimar as potencialidades e disponibilidades hídricas em qualquer seção fluvial dos cursos d'água das bacias hidrográficas dos rios Grande e Piracicaba/Juaguari em Minas Gerais.

Com base na técnica de regionalização hidrológica utilizando-se  o programa computacional RH4.0  e as informações de 58 estações fluviométricas abrangendo o período de série histórica de 1950 a 2010, foi possível estimar as seguintes variáveis  e funções hidrológicas: vazões médias de longo período, vazões máximas, vazões mínimas, curvas de permanência e curvas de regularização. As estações utilizadas foram: C. Florido, C. Verde, C. Gomes, Iturama, Carandaí, Ponte Fernão Dias, S. A. do Amparo, Resende Costa, Santana do Jacaré, Candeias, Formiga, Itaú de Minas, Usina Santana, Campolite, Barroso, Vargem do Engenho, Ibertioga, Usina Barbacena, Bom Sucesso, B. J. de Minas, Porto Tiradentes, Caxambu, Baependi, Itumirim, Luminárias, M. D. De Minas, Aiuruoca, Andrelândia, U. S. João Del Rei, F. Laranjeiras, F. Paraíba, V. R. das Mortes, Ibituruna, Carvalhos, Macaia, Cruzília, C. do Rio Verde, Três Corações, U. Couro do Cervo, F. Juca Casimiro, Usina do Chicão, Monsenhor Paulo, Chácara Santana, U. Nepomuceno, Paraguaçu, Porto dos Buenos, Palmeira dos Coelhos, Coqueiral, Guaxupé, Jureia, Cachoeira do Carmo, C. Poço Fundo, Muzambinho, U. Congonhal, Ponte do Costa, Mirantão (Cap. Flores), Pedreira, Alagoa, Itanhandú, Pouso Alto, Delfim Moreira, Cristina, Conceição dos Ouros, Brasópolis, Careaçú, Pouso Alegre, Virgínia, S. J. do Itajubá, Bairro do Analdino, Vargem do Cervo, Ponte do Rodrigues, Bairro S. Cruz e Maria da Fé.

A precipitação média nas sub-bacias foi calculada utilizando-se o método de Thiessen, com dados de 73 estações pluviométricas, abrangendo o mesmo período de série histórica das vazões. As estações utilizadas foram: C. Florido, C. Verde, C. Gomes, Iturama, Carandaí, Ponte Fernão Dias, S. A. do Amparo, Resende Costa, Santana do Jacaré, Candeias, Formiga, Itaú de Minas, Usina Santana, Campolite, Barroso, Vargem do Engenho, Ibertioga, Usina Barbacena, Bom Sucesso, B. J. de Minas, Porto Tiradentes, Caxambu, Baependi, Itumirim, Luminárias, M. D. De Minas, Aiuruoca, Andrelândia, U. S. João Del Rei, F. Laranjeiras, F. Paraíba, V. R. das Mortes, Ibituruna, Carvalhos, Macaia, Cruzília, C. do Rio Verde, Três Corações, U. Couro do Cervo, F. Juca Casimiro, Usina do Chicão, Monsenhor Paulo, Chácara Santana, U. Nepomuceno, Paraguaçu, Porto dos Buenos, Palmeira dos Coelhos, Coqueiral, Guaxupé, Jureia, Cachoeira do Carmo, C. Poço Fundo, Muzambinho, U. Congonhal, Ponte do Costa, Mirantão (Cap. Flores), Pedreira, Alagoa, Itanhandú, Pouso Alto, Delfim Moreira, Cristina, Conceição dos Ouros, Brasópolis, Careaçú, Pouso Alegre, Virgínia, S. J. do Itajubá, Bairro do Analdino, Vargem do Cervo, Ponte do Rodrigues, Bairro S. Cruz e Maria da Fé.

A caracterização das regiões hidrologicamente homogêneas foi obtida por meio de critérios físicos e estatísticos, baseados no escoamento superficial, características fisiográficas, distribuição de freqüência das vazões adimensionalizadas e nos resíduos da equação de regressão múltipla da vazão média.

Aplicaram-se dois métodos de regionalização de vazão. O primeiro ajusta distribuições teóricas de probabilidades as séries históricas de vazões de cada estação, para diferentes períodos de retorno e, a seguir, aplica regressão múltipla entre estas vazões e as características físicas e climáticas das sub-bacias. O segundo adimensionaliza as curvas individuais de probabilidades, com base em seu valor médio e estabelece uma curva adimensional regional média das estações com a mesma tendência. O valor médio (das mínimas e das máximas) é regionalizado em função das características físicas e climáticas das sub-bacias, através de uma equação de regressão múltipla.

Empregando os modelos das vazões e funções específicas (curvas de permanência e de regularização) estatisticamente ajustadas na regionalização hidrológica e utilizando-se o ambiente de sistemas de informações geográficas, procedeu-se a geração e o armazenamento das variáveis regionalizadas, em pontos eqüidistantes ao longo de todos os cursos d'água da região estudada.

3- Resultados

A bacia do rio Grande em Minas Gerais  foi considerada como hidrologicamente homogênea para as vazões médias, máximas e curvas de regularização, enquanto para as vazões mínimas anuais e sazonais (período seco e chuvoso) foram identificadas duas regiões hidrologicamente homogêneas quais sejam: Região I: Das nascentes do rio Grande  até a confluência com a represa de Peixoto, contendo uma área de drenagem de 59.183 km² e abrangendo as represas de Furnas e de Camargos e os afluentes principais: Jacaré, Santana, Formiga, Verde, Sapucaí, Machado, Bruaca, Muzambo, Santana/São Pedro, Conquistinha; e Região II: Restante da bacia abrangendo uma área de drenagem de 26.943 km² e contendo os afluentes principais que deságuam no rio Grande: Ponte Alta, Uberaba, São Francisco, Cisco, São Mateus, Moeda, Verde ou Feio, Bonito e Mutuca.

Os resultados da aplicação dos métodos de regionalização das vazões mínimas e máximas indicaram o método II nas regiões hidrologicamente homogêneas identificadas neste estudo. A vazão média de longo período foi regionalizada desconsiderando o nível de risco, ou seja, com base nas estatísticas dos resultados da aplicação da regressão múltipla da vazão média com as características físicas e climáticas das sub-bacias em estudo.

As distribuições que apresentaram melhor ajustamento foram a de Weibull nos eventos mínimos e a de Gumbel nos eventos máximos.

Os parâmetros das distribuições foram estimados pelo método dos momentos, enquanto a eficiência do ajustamento foi testada pelo método de Kolmogorov-Smirnov.

Para as vazões médias de longo período e mínimas de sete dias de duração a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente no modelo.

Quanto a vazão máxima diária anual, a área de drenagem e a precipitação pluvial do semestre mais chuvoso foram as variáveis selecionadas para os períodos de retorno estudados.

Para a curva de permanência, nos modelos selecionados de vazão com probabilidades de 95%, a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente no modelo. As demais variáveis acrescentaram pouca informação a regressão.

Quanto as curvas de regularização, a região estudada foi considerada como hidrologicamente homogênea. Por meio da curva regional e da vazão média de longo período, no local de interesse foi possível estimar o volume necessário a regularização de vazões.

4- Conclusões

Observando os limites das regiões hidrologicamente homogêneas, verifica-se que os modelos encontrados neste trabalho permitem, em qualquer seção dos cursos d'água das sub-bacias do rio Grande em Minas Gerais, estimar:

É importante registrar que nos estudos hidrológicos (regionalização hidrológica) realizados no âmbito do programa HIDROTEC, que serviram de base para elaboração do “Atlas Digital das Águas de Minas”, foram utilizados séries históricas de 318 estações fluviométricas (sub-bacias) e 378 estações pluviométricas. As referidas estações hidrológicas foram importadas de arquivos disponibilizados na internet pela Agência Nacional de Águas (ANA), através do sistema de Informações Hidrológicas (HidroWeb), no endereço (http://hidroweb.ana.gov.br).

5- Aplicações

A aplicação da tecnologia contida nesse website permitirá que os órgãos responsáveis pela gestão dos recursos hídricos em níveis federal, estadual e de bacia hidrográfica, obtenham informações confiáveis quanto à disponibilidade de água a fim de possibilitar o melhor atendimento às demandas de outorga de direito de uso de água, bem como fornecerá tecnologia adequada aos usuários interessados no planejamento, dimensionamento e manejo de projetos, que demandam uso consuntivo desse precioso líquido.

Dentro os projetos e obras hidráulicas que mais utilizam as tecnologias geradas citam-se: vertedores de barragens, diques marginais, canais, bueiros, galerias pluviais, pontes, projetos de irrigação e drenagem, projetos de abastecimento d'água e de pequenas centrais hidrelétricas, estudos da qualidade da água, volume de regularização, outorga de uso de água superficial, navegação, controle de enchentes e seca, sistemas de drenagem dentre outros.

As informações hidrológicas regionalizadas desta sub-bacia em estudo, como das demais bacias hidrográficas do estado de Minas Gerais, estão disponíveis através de mecanismos de busca a qualquer usuário conectado a Internet no endereço http://www.atlasdasaguas.ufv.br.

6- Recomendações

A consistência metodológica, aqui descrita, resultou de uma análise realizada em bacias hidrográficas cujas áreas de contribuição variaram de 72,8 a 14.854 km² para as vazões médias de longo período, máximas diárias anuais e curvas de regularização. Já para mínimas de sete dias de duração e as vazões obtidas da curva de permanência, as áreas de contribuição variaram de 72,8 a 14.854 km² na Região I e de 73 a 1.780 km² na Região II. Certa cautela é aconselhável, no caso de estimativas para bacias fora destes intervalos.

Ressalta-se aqui a necessidade de otimização da rede hidrométrica local, pelo aumento do número de estações e recuperação daquelas que sejam deficientes.

Este estudo deverá ser atualizado assim que se tornem disponíveis séries mais longas das estações selecionadas e/ou novas estações fluviométricas e pluviométricas.

7- Equipe

Humberto Paulo Euclydes, Paulo Afonso Ferreira, Reynaldo Furtado Faria Filho.

8- Publicação

Trabalho apresentado no VIII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste. Sao Luís-MA, nov/dez de 2004.